Устройство для считывания графической информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания графической информации. Целью изобретения является повышение точности устройства. Указанная цель достигается в устройстве, содержащем датчик видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь, шифратор, формирователь разностного сигнала, блок памяти, счетчик адреса и генератор импульсов, тем, что в него введены блок формирования скомпенсированного сигнала , формирователь компенсирующей функции, первый и второй формирователи кусочно-линейного сигна ла, управляющие входы которых являются входами устройства,,а информационные входы подключены к выходу формирователя компенсирующей функции , информационный вход которого соединен с выходом шифратора и первым ин формационным входом блока формирования скомпенсированного сигнала , выходы первого и второго формирователей кусочно-линейного сигнала подключены соответственно к второму и третьему информационным входам бло. :ка формирования скомпенсированного сигнала, выход которого соединен с входом функционального преобразователя , а синхронизирующие входы формирователя компенсирующей функции, первого и второго формирователей кусочно-линейного сигнала соединены с соответствующими выходами генератора импульсов. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

9140 А1 (19) 01) (su 4 С 06 К 9 ЗЬ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО;ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2.1 ) 4190696/24-24 (22) 02.02.87 (46) 07. 10.88. Бюл. Р 37 (71) Институт электроники и вычислительной техники АН ЛатвССР .(72) В.Г.Рейскарт (53) 681.327.12(088.8) (56) Патент США Р 4240103, кл . Н 04, N 9/535, опублик. 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1241269, кл. С 06 К 9/36, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания графической информации. Целью изобретения является повышение точности устройства. Указанная цель достигается в устройстве, содержащем датчик видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь, шифратор, формирователь раэностного сигнала, блок памяти, счетчик адреса и генератор импульсов, тем, что в него введены блок формирования скомпенсированного сигнала, формирователь компенсирующей функции, первый и второй формирователи кусочно-линейного сигнала, управляющие входы которых явля ются входами устройства, а информационные входы подключены к выходу формирователя компенсирующей функции, информационный вход которого соединен с выходом шифратора и первым информационным входом блока формирования скомпенсированного сигнала, выходы первого и второго формирователей кусочно"линейного сигнала подключены соответственно к второму и третьему информационным входам бло,а и, ка формирования скомпенсировакного ! сигнала, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, а синхрониэирующие входы формирователя компенсирующей функции, а первого и второго формирователей кусочно-линейного сигнала соединены с соответствующими выходами генератора импульсов. 3 ил.

1429140

Изобретение относится к автомати-! ке и вычислительной технике и может быть использовано для считывания гра ! фической информации.

Цель изобретения — повьппение точности °

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — алгоритм компенсации, реализованный в устройст,ве; на фиг.3 — схема формирователей ! кусочно-линейного сигнала.

Устройство для считывания графи-! ! ческой информации (фиг. 1) содержит ! последовательно соединенные много элементный твердотельный датчик 1 видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, шифратор 3, блок 4 формирования скомпенсированного сигнала, функциональный преобразователь 5, выход которого является выходом устройства, а также формирователь 6 компенсирующей функции, первый 7 и второй 8 формирователи кусочно-линейного сигнала, формирователь

9 разностного сигнала, блок 10 памяти, счетчик 11 адреса и генератор 12 импульсов. Выход АЦП 2 соединен че-. рез формирователь 9 раэностного сиг" нала с информационным входом блока

10 памяти, управляющий вход которого является входом устройства, адресный вход соединен с выходом счетчика 1 1 адреса, выход блока 10 памяти соединен с вторым информационным входом 35 шифратора 3, выход которого соединен с информационными входами соответственно блока 4 формирования.ском" пенсированного сигнала и формирователя 6 компенсирующей функции. Уп- <О равляющие входы формирователей 7 и

8 кусочно-линейного сигнала являются вторым и третьим входами устройства, информационные входы соединены с выходом формирователя 6 компенсирующей функции, а их выходы соединены с соответствующими входами блока 4 формирования скомпенсированного сигнала, выходы генератора 12 импульсов соединены соответственно с синхрониэирующими входами датчика 1 видеосигналов, АЦП 2, формирователя

6 компенсирующей функции и формирователей 7 и 8 кусочно-линейного сигнала, а также со счетными входами счетчика 11 адреса.

Блоки 4-6 имеют в целом одинаковую структуру и могут быть выполнены на базе электрически программируемых постоянных запоминающих устройств (ЭППЗУ) или программируемых логических матриц (ПЛМ), конкретные алгоритмы функционирования которых определяются перекодировочной таблицей, запрограммированной в блоке.

Формирователи 7 и 8 кусочно-линей" ного сигнала, имеющие одинаковую структуру, могут быть выполнены,например, с использованием генераторов линейно-изменяющегося напряжения.

Формирователь 7 кусочно-линейного сйгнала предназначен для формирования кусочно-линейно нарастающей фун,кции, компенсирующей неэффективность переноса заряда вдоль направления строк. Формирователь 8 кусочно-линейного сигнала предназначен для формирования аналогичной функции, .однако компенсирующей неэффективность переноса заряда вдоль направления столбцов датчика 1 видеосигнала.

Входы блоков 7, 8 и 10 являются, входами управления устройства. Режимы работы блоков на запись данных или считывания. при работе устройства в режиме определения значений компенсирующей функции или компенсации искажений в масштабе времени телевизионной развертки определяются подачей на указанные входы соответствующих управляющих сигналов извне.

Каждый формирователь 7 или 8 ку-! сочно-линейного сигнала (фиг.3) содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, информационный вход которого соединен с вторым входом формирователя 7, вход управления

ОЗУ соединен с первым входом формирователя 7, счетчик 14 адреса, выход которого соединен с адресным входом ОЗУ 13, вход управления соединен с первым входом формирователя 7, а тактовый вход — с третьим входом фор" ,мирователя 7, счетчик 15 длины отрезка, вход которого соедйнен с выходом ОЗУ 13, тактовый вход соединен с третьим входом формирователя 7, а вход управления - с выходом переноса счетчика 15 длины отрезка, сумматор

16, один вход которого соединен с выходом ОЗУ 13, вход управления соединен с выходом переноса счетчика

15, регистр 17, вход которого соеди" нен с выходом сумматора 16, выход с вторым входом сумматора 16 и выходом формирователя 7, вход управле9140

З5

55 з 142 ния регистра 17 соединен с выходом переноса счетчика 15, и синхронизирующий вход с синхронизирующим входом счетчика 15.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал, получаемый с выхода любого реального ИТДВ в процессе считывания графической информации,содержит паразитную составляющую, наличие которой приводит к значительным искажениям формы видеосигнала. Амплитудные искажения видеосигнала, вызванные неоднородностью светочувствительности элементов МТДВ и вносимые ,видеоканалом, компенсируются в чзвестном устройстве. Однако в МТДВ на базе приборов с зарядовой связью

I (ПЗС) существует еще один значительный источник искажений формы видеосигнала - неэффективность переноса заряда в ПЗС-структуре. Явление неэффективности переноса особенно ярко проявляется в структурах с большим количеством ячеек, т.е. в МТДВ с форматом матрицы, близким к телевизионному стандарту. В работающих приборах неидеальность переноса может быть хорошо описана с помощью комбинации параметров, описывающих потери, пропорциональные сигналу и не . зависящие от величины заряда (сигнала), потери возрастают линейно или почти линейно с увеличением числа переносов. . Для более существенного повышения точности считывания графической ин. формации необходимо таким образом дополнительно скомпенсировать амплитуц-. кые искажения видеосигнала, возникающие из-эа неэффективности переноса заряда.

При равномерном максимальном освещении. светлого фона на выходе ИТДВ формируется сигнал пилообразной формы с линейно-нарастающей амплитудой, зависящей от уровня освещенности и, следовательно, от величины сигнала.

При закрытой диафрагме объектива на выходе МТДВ также формируется некоторый пилообразный сигнал, который не зависит от величины заряда. Так как свет-сигнальная характеристика

ИТДВ линейна, то значение паразитного сигнала можно определить для любого уровня освещенности.

Используя два упомянутых режима засветки и затенения матрицы МТДВ, можно определить форму компенсиръъ щего сигнала; значения компенсирующего сигнала, зависящего и независящего от величины заряда,. записываются в блок 10 памяти, а затем ьо время считывания графической информации подаются на функциональный преобразователь 5, где умножаются и вычитаются табличным способом из реального видеосигнала в каждый момент времени. Одчако для запоминания значений компенсирующего сигнала в каждой точке телевизионного растра требуется большой объем памяти (например, при размерах растра 1024х1024 элемента, байтовом кодировании яркости каждой точки и 10-15Х уровне искажений потребуется 5 2 — 6 2 бит

ОЗУ).

Как указано, форма компенсирующего сигнала линейка или близка к линейкой, поэтому для формирования компенсирующего сигнала можно использовать формирователи 7 и 8 кусочно-линейного сигнала и запомнив;-ь в той или иной форме наклон линсйнонарастающего сигнала и его начальное значение для полного раэмера матрицы по осям Х и Y или в случае, если сигнал помехи близок к линейному, для каждого участка кусочно-линейной аппроксимации.

Алгоритм компенсации иллюстрируется на фиг.2„ где представлен сигнал на выходе ИТДВ при равномерной засветке; .линейно нарастаюшая форма

:, функции обусловлена накоплением sa-! ряда из-за неэффективности переноса, на фиг.2а представлена функция потерь вдоль кадра; форма функции вдоль строки МТДВ в зависимости от времени имеет аналогичный вид, на фиг.2б— кусочно-линейная аппроксимация фун45 кции компенсации для трех участков

0 — t„, t, — с, t — t с различными значениями приращений по амплитуде

bA и времени bt, а на фиг.2в - скомпенсированный по неэффективности переноса сигнал на выходе блока 4 формирования скомпенсированкого сигкала, полученный путем табличного преобразования сигналов, Рассмотрим работу устройства в нескольких режимах: режиме определения компенсирующих поправок по светочувствителькости элементов МТДВ, ре» жиме определения параметров компенсирующей неэффективность переноса

9140

5 142 заряда функции, режиме компенсации.

Перекодировочная таблица для функционального преобразователя 8 составляется заранее по результатам измерений искажений, вносимых видеоканалом по известной методике. В режиме определения компенсирующих попра вок с выхода датчика 1 видеосигнала

4ерез АЦП 2, на вход формирователя 9 оступают коды многоградационного видеосигнала, полученные при равноМерном освещении белого фона.

Формирователь 9 разностного сиг,нала содержит перекодировочную табли",цу (в памяти). Таблица позволяет ля каждого типа датчика 1 видеосигйала определить разницу между теоре гическим значением амплитуды видео сигнала И реальным, полученным при олном равномерном освещении белого она, эта разница или поправка поступает на информационный вход блока (10 памяти, на входе управления которого установлен с помощью перекпюча" теля извне режим записи. В каждую ячейку блока 10 памяти записывается поправка для каждого элемента, соответствие задается, генератором 12 импульсов, который синхронизирует работу блоков 1 и 2 и тактирует счетчик адреса.

В режиме компенсации неравномер- ности чувствительности с выхода дат1 чика 1 видеосигнала через АЦП 2 на первый вход шифратора 3 поступают коды многоградационного видеосигнала, на второй вход шифратора 3 с выхода блока 10 памяти поступают компенсирующие поправки, счетчик 11 при этом формирует адреса считывания в масштабе сканирования, который задается генератором 12 импульсов. С помощью шифра тора 3 осуществляется компенсация неоднородности светочувствительности. Шифратор 3 содержит перекодировочную таблицу, заранее составленную так, что по значению входного видеосигнала и значению поправки с учетом линейности свет-сигнальной характеристики ИТДВ на выходе шифратора 3 формируется видеосигнал, со" ответствующий сумме входного сигнала и компенсирующей поправки, значений которой зависит от входного видеосигнала, а максимум равен значению, записанному в блоке 10 памяти.

ЗО

В режиме определения формы компенсирующего неэффективность переноса заряда сигнала с выхода датчика 1 видеосигнала через АЦП 2, шифратор 3, который совместно с блоками 10 и 11 работает в режиме компенсации неравномерности светочувствительности, на вход формирователя 6 компенсирующей функции поступают коды многоградационного видеосигнала скомпенсированного по светочувствительности элементов.

Определение формы компенсирую" щей функции вдоль телевизионной строки и по кадру аналогично, поэтому рассмотрим процесс формирования функции вдоль строки для трех участков аппроксимации (фиг.2).

Формирователь 6 компенсирующей функции выполнен на ЭППЗУ или ПЛМ.

Во внутренние регистры lUlM в мо- .. менты времени 0 и t<, „ и. t, t u определяемые с помощью генератора 12 импульсов, заносятся значения видеосигнала последовательно при полном освещении и затем при закрытой диафрагме. С помощью перекодировочной таблицы, составленной заранее по двум значениям видеосигна" ла в начале и конце отрезка, определяются оптимальные приращения по оси времени и амплитуде (bt и йА), которые с выхода формирователя

6 поступают на вход формирователя 7 и на вход ОЗУ 13 соответственно; на первом входе формирователя 7 извне с помощью переключателя установлен режим записи в ОЗУ 13, при этом адреса записи значений лс и 4А для каж- дого участка формируются по сигналам от генератора 12 импульсов с помощью счетчика 14 адреса.

В режиме компенсации неравномерности светочувствительности фотоприемных ячеек датчика 1, неэффективности переноса заряда и искажений, видеоканала с выхода счетчика 1 видеосигнала через АЦП 2 и шифратор 3, который совместно с блоками 10 и 11 работает в режиме компенсации неравномерности светочувствительности, на вход блока 4 поступают коды многоградационного видеосигнала, скомпенсированные по светочувствительности; блок 4 формирования в, памяти (ЭППЗУ, ПЛИ, ОЗУ) содержит перекодировочную таблицу, заранее составленную так, что по значении входного видеосигна l429t40 ла и значению компенсирующей функции (фиг.2б) в карый момент времени

1 формируется значение видеосигнала, скомпенсированное по неэффективности перейоса заряда. На второй вход блока 4 с выхода формирователя 7 поступают значения функции компенсации, которые формируются следующим образом. В.начале каждого участка аппроксимации, координаты которого (О, t, t) определяются с .помощью генератора 12 импульсов, через третий вход формирователя 7 с выхода ОЗУ 13, которое работает в режиме считывания, установленном на первом входе формирователя 7, в счетчик 15 и в сумматор 16 записывают- . ся значения ае и йА соответственно, затем под действием каждого тактового импульса значение Dt в счетчике

15 уменьшается на единицу в течение времени, равного dt на выходе сумматора 16, а сютедовательно, на выхоце регистра 17 и присутствует считанное из ОЗУ 13 значение ЬА; затем в момент времени, когда на выходе переноса счетчика 15 формируется сигнал переноса, на выходе сумматора

16 и затем на выходе регистра 17 формируется значение ДА + dA = 26А, а в счетчик 15 с выхода ОЗУ 13 снова заносится значение д г,, и цикл повторяется. Таким образом формируется аппроксимация любого иэ трех отрезков линейно-изменяющейся функции с параметрами Dt и 3А, подобранными так, чтобы минимизировать ошибку ап- 40 проксимации. Блок 4 формирования так-. же содержит перекодкровочную таблицу, составленную заранее так, что по значениям видеосигнала и значениям компенсирующей функции, на выходе 45 блока 4 формируется видеосигнал, соответствующий произведению с учетом постоянного смещения, определенного при закрытой диафрагме датчика входного и компенсирующего сигналов. 50

С выхода блока 4 видеосигнал, компенсированный по неоднородности светочувствительности и неэффективности переноса поступает на вход функционального преобразователя 5, который 55 также содержит перекодировочную таблицу, составленную заранее по результатам измерений искажений, вносимых видеоканалом. На выходе преобраэователя 5, а следовательно, на выходе устройства формируется видеосигнал, не содержащий искажений, вызванных всеми тремя компонентами.

Предлагаемое устройство обеспечивает более точное по сравнению с известным считывание графической информации эа счет дополнительной компенсации неэффективности переноса заряда ° формула изобретения

Устройство для считывания графической информации, содержащее датчик видеосигнала, выход которого подключен к информационному входу ана<лого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым информационным входом шифратора и информационным входом формирователя разностного сигнала, выход которого подключен к информационному входу блока памяти, адресный вход которого соединен с выходом счетчика адреса, а выход — с вторым информационным входом шифратора; функциональный преобразователь, выход которого является выходом устройства, первым входом которого является управляющий вход бло — à памяти, и генератор импульсов, выходы которого подключены соответственно к счетным входам счетчика адреса и синхрониэирующим входам датчика видеосигнала и аналого-цифрового преобразователя, о т л и .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поьышения точности, в него введены блок формирования скомпенсированного сигнала, формирователь компенсирующей функции, первый и второй формирователи кусочно-линейс ного сигнала, управлявщие входы которых являются соответственно вторым и третьим входами устройства, а информационные входы подключены к выходу формирователя компенсирую" щей функции, информационный вход ко-, торого соединен с выходом шифратора, и первым инфсрмационным входом блока формирования скоытенсированного сигнала, выходы первого и второго формирователей кусочно-линейного сигнала подключены соответственно к второму и третьему информационным входам блока формирования скомпенсированного сигнала, выход которого соединен с входом функционального преобразовате"

9 1429140 1О ля, а синхронизирующие входы формирователя компенсирующей функции,первого и второго формирователей кусочно-линейного сигнала соединены с соответствующими выходами генератора импульсов.

1429140 иг.

Составитель Т.Ничипорович

Редактор Н.Бобкова Техред А.Кравчук

Корректор: О. ЕрааЦоэа

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственнога комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Уосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5128/47

Производственно-полиграф>ическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4